摘要(yao):歸納了灌(guan)漿工程對(duì)流量儀表(biǎo)的要求和(hé)電磁流量(liàng)計 的适應(ying)性;闡述了(le)灌漿過程(cheng)的主要工(gong)藝,如壓水(shuǐ)試驗,灌🔞漿(jiāng)等對🚶流量(liàng)儀表的要(yao)求;提示應(yīng)用中需注(zhù)意的事項(xiang),如操作工(gōng)藝的影🌍響(xiǎng),流量計測(cè)量管内附(fù)漿🐪量的影(yǐng)響，介質中(zhōng)氣泡的影(ying)響以及潮(cháo)濕和高灰(huī)塵的環境(jing)引起的故(gu)障等。
0引言(yan)
　　目前我國(guó)在建的大(da)中型水電(diàn)站有幾十(shí)個,正處在(zai)🏃🏻-一個水利(li)🌏水電建設(she)的新高潮(chao),灌漿技術(shù)是水電建(jian)築物地基(ji)處理常用(yong)🍉的和重要(yao)的工程措(cuò)施,水泥的(de)💃灌漿量非(fei)常大,例如(ru)貴州省構(gou)皮灘水電(diàn)站帷幕灌(guàn)漿323km,固結灌(guàn)漿418.9km,回填灌(guàn)漿135.4km,綜合考(kao)慮行業的(de)特殊性以(yǐ)及不同對(dui)象👉儀表在(zài)使用、維護(hù)和施工工(gōng)藝的具體(ti)要求及正(zhèng)确選用,這(zhè)是保證施(shī)工質量和(hé)儀表本體(ti)❓正确安全(quán)運行極其(qí)重要的工(gong)作内容,對(dui)日後的實(shí)際工作将(jiang)帶來很大(da)🌈的好處。
　　灌(guan)漿行業施(shi)工工藝中(zhōng)的漿液和(he)水的流量(liàng)測量非常(chang)重要,特别(bie)是所使用(yong)的液體流(liú)量檢測儀(yí)表,與一般(bān)企業有所(suo)不同,有其(qi)特殊要求(qiú),例如要便(biàn)于頻繁清(qīng)洗和承受(shòu)高速漿液(yè)中顆粒的(de)摩擦💋和惡(è)劣環境等(deng),具體如下(xia):
(1)傳感器測(ce)量回路簡(jian)單，沒有阻(zǔ)流件和容(róng)易滞流介(jie)🙇🏻質的⭐部位(wei)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻;
(2)與介質接(jiē)觸部件材(cai)料能承受(shòu)水泥漿液(ye)中固相顆(kē)粒高流速(sù)時🏃‍♀️的摩擦(ca)力與化學(xué)漿液的腐(fǔ)蝕作用;
(3)具(jù)有快速的(de)響應性能(neng)和較高的(de)測量精度(du);
(3)能适應現(xian)場高溫、潮(cháo)濕、高灰塵(chen)的惡劣施(shi)工環境。
　　在(zai)衆多液體(ti)流量儀器(qì)産品中,電(dian)磁EMF具有測(cè)量不受流(liú)體溫度、壓(yā)力、密度、黏(nian)度的影響(xiang)、電磁流量(liang)計内部直(zhi)通光滑、.直(zhí)接進行💯電(dian)測♈量,響應(yīng)速度快、檢(jiǎn)測部無運(yùn)動部件,不(bú)會👅發生滴(di)漏現象、計(ji)量精度高(gao)、内襯可采(cǎi)用聚四氟(fú)乙烯塑料(liào)和氧化鋁(lǚ)陶瓷,具有(you)很強的抗(kang)腐蝕性等(deng)優點(3]，近年(nian)來已成爲(wei)灌漿工程(chéng)流量測量(liang)的首選儀(yi)器。
1工作原(yuan)理
　　電磁流(liú)量計(以下(xia)簡稱EMF)的工(gōng)作原理(見(jiàn)圖1)是基于(yu)法拉第電(dian)磁感應定(ding)律。被測介(jiè)質垂直于(yu)磁力線方(fang)向流動,因(yīn)而與介質(zhì)流動和磁(ci)力線都垂(chui)直的方向(xiàng)上産生一(yī)感應電動(dong)勢E
 
　　由此可見(jiàn)，感應電動(dòng)勢E與被測(cè)介質流量(liang)Q成正比。與(yǔ)🤞磁感應強(qiang)♋度B和測量(liàng)内徑D有關(guān)，而與其他(tā)物理參數(shu)的變♌化無(wú)關。測🈲量系(xi)⛹🏻‍♀️統的變送(sòng)器輸出E是(shì)一個微弱(ruo)的交變信(xìn)号，其中包(bāo)含✏️各種幹(gan)擾成分，且(qie)信号内阻(zǔ)變化高達(dá)幾萬Ω,因此(cǐ)要求轉換(huan)器是一個(ge)高輸入阻(zu)🏃‍♂️抗，且能抑(yì)制👈各種幹(gan)擾成分的(de)交流mV轉換(huan)器。将感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)換成4~20mA的統(tong)--信号。轉換(huàn)器有高輸(shū)入阻抗差(cha)動放大器(qi)、主放大器(qì)、正交幹擾(rǎo)抑制器、相(xiang)敏檢波器(qì)、直流放大(da)器、霍爾乘(cheng)🔞法器等組(zu)成，最後輸(shu)出信号電(diàn)流爲
 
式中(zhōng):I0爲輸出信(xin)号電流;K爲(wei)儀表常數(shu)。
2灌漿工程(cheng)中EMF的使用(yong)
　　圖2所示是(shì)灌漿過程(cheng)的主要工(gōng)藝流程，爲(wei)在施工中(zhōng)🔞進行有效(xiao)的⭕控制，需(xu)對施工過(guò)程中的水(shuǐ)和水泥漿(jiāng)液進行計(jì)量和控制(zhì)。
 
　　鑽孔、洗孔(kǒng):灌漿施工(gong)首先要在(zài)岩層中自(zì)上而下分(fen)段進.行鑽(zuàn)孔♊，待單孔(kǒng)終孔，用大(da)量清水洗(xi)孔，至回水(shuǐ)變清，無流(liu)量測量點(dian)，故不展開(kai)讨論。
　　簡易(yi)壓水試驗(yàn):洗孔結束(shu)，下孔口管(guan)，密封孔口(kou)，以設計要(yao)求的壓力(li)向孔内送(sòng)水，測定其(qí)相應的流(liú)量值，并據(ju)此計✔️算岩(yán)體的透水(shuǐ)率。計算結(jie)果關系到(dao)岩體滲透(tòu)特性的評(ping)價以及灌(guan)漿成果資(zī)料整理。這(zhe)一-測量點(dian)是十分重(zhòng)要和🌏敏感(gǎn)的，正确是(shi)首要指标(biāo)，水有一-定(ding)的電導率(lü)，滿足EMF的測(ce)量要求，需(xu)要重點考(kao)慮的🐅是EMF的(de)口徑，因爲(wei)壓水試驗(yan)和灌漿用(yòng)的是相同(tóng)的EMF. 灌漿:壓(ya)水試驗後(hou),灌漿泵将(jiāng)一定水灰(hui)比(比如3:1,2:1,1:1,0.81,0.5:1)的(de)水泥漿液(ye)壓送到孔(kong)中，--部分進(jìn)入裂隙而(ér)擴散,餘下(xià)的漿液經(jīng)回漿管返(fǎn)出孔外,流(liu)回到漿液(yè)攪拌機中(zhong),在規定的(de)壓力下,當(dang)注🐆入率不(bu)大于0.4L/min時,繼(jì)續灌注30min;或(huo)不大于1L/min,繼(ji)續灌注60min,灌(guan)漿可以結(jié)束。每台鑽(zuàn)孔設備都(dou)需要⚽兩台(tái)EMF分别記錄(lu)進、返漿流(liú)量,灌漿量(liàng)就等于進(jin)漿量減去(qù)返漿量,現(xian)場管線與(yu)EMF安裝布置(zhi)見圖3。
 
　　由于(yú)現場灌漿(jiang)泵泵量多(duō)爲6m³/h(100L/min),故EMF的量(liang)程選爲100L/min,由(yóu)EMF的測🔴量原(yuán)理可知[4],其(qi)流速的下(xia)限由.同噪(zào)聲或偏移(yi)的信噪比(bǐ)S/N(信号與噪(zào)聲)來決定(dìng)💜，上限則由(you)測量管内(nei)襯裏的磨(mó)損和配管(guan)的經濟📐速(su)度等來決(jué)定印。由于(yú)水泥漿液(ye)中帶有水(shui)泥固🔞體顆(kē)粒,考慮到(dao)對EMF襯💔裏和(he)電極的磨(mo)損，選用🐇流(liú)速≤5m/s,另一方(fāng)面水泥漿(jiāng)液又具有(yǒu)易粘💘附、沉(chén)澱、結垢的(de)🏒特性,故EMF測(cè)量管内的(de)流速應不(bu)低于0.5m/s,以起(qi)到對電極(jí)和内襯的(de)自清掃作(zuò)用。一般當(dāng)測量管内(nei)實際流速(su)<0.1m/s時,感應電(diàn)動勢已變(bian)得✊十分微(wei)弱(零點幾(jǐ)μV~幾μV),此時噪(zào)聲.的影響(xiǎng)逐步變爲(wei)主導,甚至(zhì)🚶‍♀️淹沒♋信号(hao)電動勢4],由(you)流速與相(xiang)對誤差的(de)關系圖(圖(tu)4)可知，爲了(le)保證儀表(biao)的檢測精(jīng)度,流速應(yīng)大于0.5m/s.故推(tuī)薦使🈚用流(liu)速範圍爲(wèi)0.5~5m/s.
 
　　灌漿施工(gōng)時吸漿量(liàng)大小一般(ban)在0~100L/min,進、返漿(jiāng),上EMF相應的(de)流量範⛷️圍(wéi)🌈爲🏃🏻30~100L/min,從流量(liang)、流速與口(kǒu)徑三者關(guān)系表(表1)可(kě)🔞知:EMF口徑選(xuan)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻擇DN25比較合(hé)适。DN25的測量(liang)範圍是14.72~147.18L/min,同(tóng)時DN25和現場(chǎng)灌漿管道(dao)口徑🌈一緻(zhi),配套安裝(zhuāng)🛀🏻時,不需❗要(yao)變徑。同時(shí)EMF的時間常(cháng)㊙️數也應該(gai)設置小一(yi)些,一般在(zài)1~3s,以提高測(ce)量的靈敏(min)度。
 
　　封孔:待(dai)灌漿結束(shu)後,按照施(shī)工技術要(yao)求壓漿封(fēng)孔,無流量(liang)測量點,故(gù)不展開讨(tǎo)論。
3應用注(zhu)意事項
3.1施(shi)工工藝的(de)影響與處(chù)理
　　按照循(xun)環灌漿的(de)原理,返回(hui)漿液要流(liu)回攪拌桶(tǒng),采用2台EMF分(fèn)别計量進(jin)返漿管道(dào)中漿液的(de)流量(如圖(tu)3所示)。然而(ér).有些用戶(hù)去掉返漿(jiāng)管上的EMF,返(fǎn)漿管通過(guo)一個三通(tong)直接接在(zài)EMF下遊的進(jìn)漿管上,返(fan)回漿液不(bú)返回攪拌(ban)桶,采用一(yi)台EMF測量灌(guàn)漿量'5],其結(jie)果在岩層(céng)吸🚶‍♀️漿量很(hen)小和灌漿(jiang)結束階段(duan),漿液流過(guo)EMF的流速很(hěn)小,遠低于(yu)BMF的流速下(xià)限,信噪比(bǐ)S/N很小,測量(liang)誤差高達(dá)50%,無法正确(què)計量。
3.2測量(liàng)管道内附(fu)漿量的影(yǐng)響與處理(lǐ)
　　每次灌漿(jiāng)結束後,要(yào)及時清除(chú)EMF測量管内(nei)的殘餘漿(jiāng)液，否則水(shuǐ)泥漿液易(yi)在測量管(guan)道内産生(shēng)不同程度(du)的膠結,甚(shen)至堵塞EMF測(cè)量管和相(xiàng)接的灌漿(jiang)管道。EMF測量(liang)管内的❌附(fu)着層會引(yǐn)起附加相(xiang)對誤差😄△Ɛ,實(shí)踐證明其(qi)引起的誤(wu)差是很大(dà)💋的,假定其(qi)厚度相同(tong)💋△ε由式(5)計算(suàn)'6]:
 
　　水泥顆粒(li)的σɷ和水泥(ni)漿液σf相差(chà)很大,因爲(wei)附着水泥(ní)㊙️層電導率(lǜ)✏️極低,當附(fu)着物有一(yī)-定厚度時(shí)△Ɛ會比較大(dà)。
3.3介質中氣(qi)泡的影響(xiǎng)與處理
　　因(yīn)工藝或介(jiè)質本身的(de)原因,所測(ce)液體常含(hán)--些氣泡。EMF屬(shǔ)于流速型(xing)的流量方(fang)式,氣泡在(zai)管道圓截(jie)面中所占(zhan)據的面🤞積(jī)百分率,幾(jǐ)乎就等同(tóng)于氣泡對(dui)流量測量(liang)的影響量(liang)[5]。此外由于(yu)氣泡經過(guo)電極表面(mian)存在一個(ge)摩擦過程(cheng),由此會産(chan)生尖峰脈(mo)沖幹擾電(diàn)勢,其值遠(yuǎn)大于正常(cháng)的流量信(xin)号。通常電(dian)磁流量轉(zhuǎn)換器無♈法(fǎ)有效地處(chù)理如此的(de)幹擾,輕者(zhe)導緻測量(liang)值不穩定(ding),嚴重時儀(yí)表根本無(wú)法工作,--些(xiē)缺😍乏經驗(yàn)的用戶💚僅(jǐn)從工藝的(de)要求出發(fa),對EMF的安裝(zhuāng)位置沒有(you)考慮防止(zhǐ)氣泡的産(chan)生,例如有(you)些用戶🆚把(ba)EMF安裝在灌(guàn)漿泵的吸(xī)入端,吸入(ru)端的🏃🏻漿液(ye)中常會混(hùn)入成泡狀(zhuang)流的小氣(qì)泡,故EMF一般(ban)要安裝在(zài)泵的排出(chū)端。EMF最好垂(chuí)直安裝,漿(jiāng)液自下而(ér)上流動。水(shuǐ)平🐅安裝時(shí)要使電極(ji)軸線平行(hang)于地平線(xiàn),不要垂直(zhi)于地平線(xian),因爲處于(yú)底部的電(dian)極易被沉(chén)積物覆蓋(gai),頂部電極(jí)易🔞被液體(ti)中偶存🏃氣(qi)泡擦過遮(zhē)住電極表(biǎo)面。
3.4惡劣施(shī)工現場環(huán)境的影響(xiang)與處理
　　灌(guan)漿施工現(xiàn)場的環境(jìng)大部分時(shi)間比較惡(e)劣,例如高(gao)🏃溫、潮濕高(gāo)灰塵等,如(rú)果EMF外殼的(de)密封不良(liang),諸如接線(xian)盒💜,以及一(yī)些非焊💘接(jiē)氣密封結(jie)構的外殼(ke),時間長了(le)冷凝水和(he)灰塵容易(yì)♊積聚在EMF的(de)接線盒中(zhong)，或透過🌈密(mi)封不良的(de)結合面💁滲(shen)入EMF殼體🔴中(zhōng),由于EMF的流(liu)量信号極(ji)其微弱(通(tong)常是幾mA),冷(lěng)凝水和灰(huī)塵的存在(zài),直接的後(hou)果是導緻(zhi)🍉EMF轉換器輸(shū)入回路阻(zu)抗下降，衰(shuāi)減了欲輸(shu)往放大器(qì)的流量信(xìn)号;或者是(shi)破壞勵磁(cí)回路和信(xìn)号回路的(de)絕緣,将♊高(gāo)達幾十V的(de)勵磁電壓(ya)引入到低(dī)電勢的信(xìn)号回路中(zhong),造成EMF的嚴(yán)重故障。爲(wei)了避免🔞此(cǐ)類故障的(de)發生,可在(zài)接線盒中(zhōng)灌注絕緣(yuan)材料,在🌈維(wei)修和調試(shì)EMF的時候一(yi)-定要避免(miǎn)進水,保持(chi)接線盒内(nèi)的幹燥與(yu)幹淨,使用(yòng)中一定🐆要(yào)避免浸泡(pao)在水或漿(jiang)液中。
4結束(shu)語
　　目前我(wǒ)國處于一(yī)個水電開(kāi)發的水泥(ní)灌漿量非(fēi)常大，動态(tài)⁉️正确的計(jì)量水泥灌(guan)漿量至關(guān)重要,電磁(cí)EMF以其優點(diǎn)成爲灌漿(jiang)工程流量(liàng)測量的儀(yí)器。在全國(guo)的許多大(da)🔴、中型水電(diàn)工程中取(qu)得了很好(hǎo)的使用效(xiào)果。

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